Studio di Urtica dioica come nuovo alimento funzionale

Le piante alimurgiche sono piante erbacee spontanee che, soprattutto in passato, rappresentavano una fondamentale risorsa alimentare per le popolazioni locali, soprattutto rurali. Con il termine Ortica si fa riferimento all’insieme di piante erbacee appartenenti al genere Urtica L., famiglia delle Urticaceae, diffuse in maniera pressoché ubiquitaria nelle regioni temperate. La specie maggiormente diffusa è la perenne U. dioica distribuita in Europa, Nord Africa, Asia, Nord e Sud America [1], principalmente conosciuta e studiata nel settore tessile e fitoterapico. L’interesse riguardo allo sviluppo della coltivazione dell’ortica sta crescendo grazie alle potenzialità multisettoriali dei prodotti che si possono ricavare dalla pianta: radici, steli e foglie rappresentano la biomassa utilizzabile nei settori tessile, fitoterapico, cosmetico ed alimentare. Inoltre, le caratteristiche agronomiche rendono la pianta di ortica una coltivazione a basso impatto ambientale potenzialmente adatta per zone attualmente incolte [2]. Lo scopo del progetto di ricerca è quello di valutare la pianta Urtica dioica, utilizzata in passato a scopi fitoalimurgici, come nuovo alimento funzionale e come ingrediente per la preparazione di nuovi alimenti funzionali, definiti come prodotti alimentari comunemente presenti nella dieta che contengono componenti biologicamente attivi in grado di migliorare la salute o ridurre il rischio di malattia [3,4]. La prima parte del lavoro ha riguardato la messa a punto e l’applicazione di metodi analitici per la valutazione nutrizionale di campioni di ortica spontanea del comprensorio Emiliano-Romagnolo. La caratterizzazione bromatologica di foglie di ortica selvatica ha messo in evidenza il buon contenuto proteico e di alcuni elementi essenziali per diverse funzioni fisiologiche: calcio, magnesio, ferro e manganese. Lo studio delle proprietà antiossidanti ha evidenziato come queste siano variabili in base alla zona geografica di provenienza, indicando un’influenza significativa dello stadio vegetativo su biosintesi ed accumulo di composti ad attività antiossidante da parte della pianta. La valorizzazione a livello industriale prevede necessariamente una standardizzazione della qualità della materia prima dal punto di vista nutrizionale e della sicurezza alimentare. Per tale motivo non è proponibile l’utilizzo di piante a crescita spontanea, ma è necessario prevedere lo sviluppo di 2 protocolli di coltivazione. Grazie alla collaborazione con il Centro di Ricerca per le Colture Industriali (CRA-CIN) di Rovigo è stato creato un campo sperimentale per lo studio agronomico delle condizioni di coltivazione e crescita delle due varietà maggiormente diffuse in Italia, U. dioica ed U. urens. La valutazione agronomica delle due varietà ha messo in evidenza che U. dioica possiede le migliori caratteristiche per essere proposta a livello di coltivazione al fine dello sfruttamento delle parti aeree a fini alimentari. Sulle foglie della specie U. dioica è stato condotto uno studio specifico sulle due classi di metaboliti secondari a proprietà nutraceutiche: i composti fenolici ed i carotenoidi sono stati caratterizzati e quantificati durante le fasi di sviluppo vegetativo con l’obiettivo di studiarne il tempo balsamico. I composti fenolici identificati nelle foglie di U. dioica appartengono ai sottogruppi degli acidi idrossicinnamici (acido clorogenico ed acido caffeilmalico) e dei flavonoli (rutina, isoquercetina, kaempferolo 3-rutinoside, kaempferolo 3-glucoside e isorhamnetina 3-rutinoside). Acido clorogenico, acido caffeilmalico e rutina rappresentano circa il 90% del contenuto totale. Per quanto riguarda i carotenoidi, nelle foglie di U. dioica sono stati identificati luteina e β-carotene. Il tempo balsamico del contenuto di polifenoli e carotenoidi si colloca durante la fase di fioritura. Questa fase risulta il momento migliore per la raccolta delle foglie destinate all’ottenimento di una materia prima ricca in questi metaboliti secondari che potrebbero conferire proprietà funzionali agli alimenti prodotti. Recentemente l’ortica è stata reintrodotta nel settore industriale alimentare, in particolare come ingrediente innovativo nella produzione di pasta alimentare speciale. La pasta è considerata un’ottima fonte di carboidrati ed una fonte moderata di proteine e vitamine [5]. Tuttavia, considerata la sua notevole diffusione in svariati regimi alimentari, la pasta può essere fortificata con specifici ingredienti per aumentarne il valore nutrizionale e renderla un alimento funzionale [5–7]. Lo studio dell’ortica come ingrediente per pasta alimentare speciale è stato condotto con la finalità di valutare l’apporto di nutrienti primari, polifenoli e carotenoidi dalla materia prima al prodotto elaborato. I risultati ottenuti mettono in evidenza come utilizzando ortica disidratata nell’impasto il prodotto finale presenti un aumento del quantitativo proteico totale e della frazione minerale totale. Nel contenuto specifico in minerali, si ha un aumento significativo del contenuto di calcio, magnesio, ferro e manganese. Lo studio specifico sui composti fenolici e sui carotenoidi in pasta alimentare speciale fortificata con ortica, posta a confronto con pasta all’uovo, indica che i composti fenolici caratteristici e predominanti nelle foglie di ortica, cioè acido clorogenico, acido caffeilmalico e rutina sono efficacemente mantenuti nel prodotto elaborato dal quale sono rintracciabili e quantificabili; queste molecole non sono presenti nella pasta non fortificata, quindi rappresentano costituenti unici della pasta all’ortica. L’aggiunta di ortica determina un aumento del contenuto polifenolico totale e si 3 riflette in un aumento significativo del potere antiossidante. Luteina e β-carotene sono carotenoidi presenti nelle foglie di ortica, tuttavia sono rintracciabili anche nella semola, costituente principale della pasta, e nell’uovo, ingrediente per la produzione di pasta secca e fresca a livello industriale. La fortificazione con ortica determina un aumento del contenuto sia di luteina sia di β-carotene nel prodotto finito. Lo studio dell’influenza della fase di cottura sul contenuto dei composti fenolici e dei carotenoidi ha portato a determinare i quantitativi realmente ingeriti in seguito al consumo di pasta all’ortica. La perdita in fase di cottura dei composti fenolici presi in considerazione è risultata inversamente proporzionale al grado di bound caratteristico di ciascuna molecola. La fortificazione di un prodotto tradizionale come la pasta, utilizzando polvere di ortica disidratata, rappresenta un trattamento tecnologico per la produzione di un alimento funzionalizzato che può contribuire ad arricchire l’alimentazione con sali minerali indispensabili all’organismo e con molecole a potenziali effetti benefici quali composti fenolici e carotenoidi. L’identificazione e la quantificazione dei composti bioattivi non è sufficiente per avere un quadro preciso dell’efficacia nutrizionale di un prodotto alimentare: diverse classi di composti, tra cui polifenoli e carotenoidi, presenti in alimenti naturali o elaborati hanno effetti potenzialmente benefici che possono essere limitati dalla scarsa e variabile biodisponibilità [8,9]. La bioaccessibilità è la frazione di una molecola che viene rilasciata dalla matrice alimentare nel tratto gastrointestinale, si solubilizza e diventa disponibile per l’assorbimento: la bioaccessibilità influenza strettamente la biodisponibilità. La bioaccessibilità dei composti fenolici e dei carotenoidi caratteristici delle foglie di ortica è stata valutata mettendo a punto ed applicando un modello gastrointestinale dinamico per simulare in vitro l’assunzione e la digestione di alcuni prodotti alimentari a base di ortica. Questa parte del lavoro è stata condotta presso il “Laboratory of Food Chemistry and Toxicology” della Universitat de València, Facultat de Farmàcia. Riguardo ai composti fenolici, i meccanismi fisiologici alla base dei potenziali effetti benefici sono tutt’ora oggetto di studi ed approfondimenti [10–12] e l’impatto di queste molecole direttamente a livello gastrointestinale è di crescente interesse [13]. Per tali motivi è stato valutato l’assorbimento dei composti fenolici a livello delle cellule epiteliali intestinali utilizzando il modello cellulare Caco-2 ed è stata misurata la capacità antiossidante dei fluidi gastrointestinali simulati nei confronti del radicale anione superossido, utilizzando il metodo della fotochemiluminescenza (Photochem®). Acido clorogenico, acido caffeilmalico e rutina risultano bioaccessibili durante tutte le fasi della digestione con i valori massimi determinati a livello dell’intestino tenue: la struttura chimica di ciascuna molecola ed il tipo di matrice influenzano significativamente la cinetica di rilascio e solubilizzazione nei fluidi gastrointestinali. Lo studio del trasporto transepiteliale condotto sui fluidi 4 duodenali simulati utilizzando il modello cellulare Caco-2, conferma che queste molecole sono scarsamente assorbite nella loro forma nativa e raggiungono perciò la flora batterica intestinale che li può utilizzare come substrato metabolico L’apporto di composti fenolici bioaccessibili dovuto al consumo di prodotti alimentari a base di ortica aumenta il potere antiossidante in tutti i compartimenti del tratto gastrointestinale: questo effetto, assieme allo studio delle potenzialità probiotiche dei composti fenolici, può portare ad importanti effetti benefici che necessitano di ulteriori approfondimenti. I carotenoidi studiati, luteina e β-carotene, risultano meno bioaccessibili rispetto ai composti fenolici a causa della minor solubilità nei fluidi gastrointestinali. Nella pasta fortificata con ortica si ha un aumento del contenuto di carotenoidi, tuttavia la frazione fibrosa dovuta alla presenza di ortica ne diminuisce la bioaccessibilità, probabilmente interferendo con la formazione di micelle a livello dell’intestino tenue. L’ortica (U. dioica) è una pianta spontanea che può essere introdotta a livello di coltivazione a basso impatto ambientale con potenzialità di utilizzo multisettoriali. Riguardo al settore industriale alimentare le foglie posseggono un importante valore nutrizionale che può essere sfruttato nell’ottica dello sviluppo e della diffusione di alimenti con caratteristiche funzionali e salutistiche.